Korrelation von Mycobacterium avium subspezies paratuberculosis (MAP) Infektion mit der Expression von Matrix-Metalloproteinasen und Toll-like-Rezeptoren im murinen Kolon
Aufgrund der pathologischen Ähnlichkeiten zwischen Morbus Crohn beim Menschen und Paratuberkulose bei Wiederkäuern wird Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP) schon sehr lange als Zoonose-Erreger betrachtet. Epidemiologische und klinische Studien konnten bislang allerdings keine eindeutigen Hinweise auf einen kausalen Zusammenhang zwischen MAP und der Pathogenese des Morbus Crohn liefern. Bei der Erkennung pathogener Bestandteile spielen die Toll-Like-Rezeptoren eine wichtige Rolle, da sie Abwehrzellen aktivieren können, die dann wiederum eine Entzündungsreaktion hervorrufen. Bei einer Vielzahl inflammatorischer Erkrankungen wurde die Regulation von Matrix-Metalloproteinasen durch Toll-like-Rezeptoren nachgewiesen. Matrix-Metalloproteinasen gehören zu einer Familie membrangebundener, zinkabhängiger, Endopeptidasen mit der Fähigkeit, verschiedene Komponenten der extrazellulären Matrix abzubauen. Sie sind an der Mukosadestruktion, der Inflammations-assoziierten Karzinogenese und der mukosalen Barrierefunktion sowie der Metastasierung beteiligt. Das Ziel dieser Arbeit war die Erforschung der durch MAP stimulierten Expression von Matrix-Metalloproteinasen sowie Toll-like-Rezeptoren in jungen BALB/c-Mäusen mit oraler MAP-Exposition und intraperitonealer MAP-Exposition im Rag2-/--Maus Modell. Eine Rekonstitutions-induzierte Colitis sollte des Weiteren die besondere Betrachtung der Beteiligung von T-Zellen ermöglichen.Die Ergebnisse aus den Versuchen mit oraler MAP-Exposition geben Hinweise darauf, dass eine orale MAP-Exposition zu einer mukosalen Expression mehrerer Matrix-Metalloproteinasen (MMP-2, -7, -9, -13, -14) sowie TIMP-1 und -2 führt. Obwohl eine orale Exposition mit MAP nicht zu makroskopischer Darmentzündung führte, stellen die beobachteten intramukösen Leukozyten-Aggregate zusammen mit der erhöhten TLR-2-, TLR-6-, IL-1beta-, TNF-alpha-, MMP-2- und MMP-9-Expression in MAP-exponierten Mäusen vermutlich einen Teil der Immunantwort gegen MAP dar.Um die Wirkung von MAP in einem gesicherten Infektionsmodell zu beobachten, wurde ein Rag2-/- -Maus-Modell der Rekonstitutions-induzierten Colitis gewählt und die MAP-stimulierte Expression von TLRs und MMPs analysiert.Unsere Versuche zeigten, dass beides, MAP und T-Zellen, für die Induktion einer Entzündung und die Gewebepathologie erforderlich sind. Die Induktion von TNF-alpha, TLR-6 und MMP-9, -13, -14 sowie TIMP-1 wurde nur in Gegenwart von MAP und CD4+CD45RBlo/int T-Zellen beobachtet, nicht unter Einzeleinwirkung. Dies führte zu der Annahme, dass MAP nach seiner Identifikation durch den Organismus in der Lage ist, eine Immunantwort mit proinflammatorischen und gewebezerstörenden Mechanismen, die im weiteren Verlauf wiederum zu einer manifestierten Entzündung führen können. In beiden MAP-Infektionsmodellen konnten mit Hilfe von Immunfluoreszenzfärbungen MAP-Kolonien lokalisiert und MMP-9 exprimierende Zellen identifiziert werden. Durch diese Untersuchungen wurde ein Infektionsmodell etabliert, das die Analyse der MAP-induzierten Stimulation und der proinflammatorischen Aktivität von CD4+-T-Zellen ermöglicht. Nach einer intraperitonealen Infektion wurden signifikante Anzeichen einer Infektion, Granulombildung in der Leber und Entzündungsreaktionen im Dickdarm beobachtet. Zusätzlich konnten lebensfähige MAP aus entzündetem Gewebe kultiviert werden. Alle Anzeichen einer Inflammation, wie eine Erhöhung des Milzgewichts und Granulombildung in der Leber, konnten mit CD4+-T-Zellen in Verbindung gebracht werden. Unabhängig von den experimentell unterschiedlichen MAP-Infektionswegen, kann MAP als "krankheitsfördernde" Einflussgröße betrachtet werden, die bei bestehender Entzündung einen verstärkenden Faktor darstellt.Unsere Arbeit zeigt neue Mechanismen auf, mit denen MAP entzündliche Reaktionen in Abhängigkeit von T-Zell-Aktivität induziert. Dies führt zu einem besseren Verständnis der Bedeutung von MAP in chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen und bietet die Grundlage für weitere MAP-Analysen im Tiermodell.
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